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一、改進(jìn)教學(xué)方法
由于“自動(dòng)控制基礎(chǔ)”課程比較抽象,不同于一般的專業(yè)課,在授課過程中,學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)比較吃力,不知道這些知識(shí)學(xué)了用在什么地方,某些學(xué)生有“自動(dòng)控制基礎(chǔ)課程難學(xué)又沒用”的想法,大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)目的不明確,上課的注意力很容易不集中,傳統(tǒng)教學(xué)方法嚴(yán)重影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。針對(duì)這種情況以及學(xué)生對(duì)應(yīng)的偏船舶專業(yè)背景,在課堂教學(xué)中引入船舶中大量的控制系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)例,如把船舶柴油機(jī)氣缸冷卻水溫度控制系統(tǒng)、船舶燃油黏度控制系統(tǒng)、船用輔鍋爐的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)、主機(jī)遙控系統(tǒng)和船舶火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)控制等等,穿插到本門課程的教學(xué)中。這種教學(xué)方法通俗易懂,學(xué)生能很快接受,從“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”,課下經(jīng)常有學(xué)生請(qǐng)教實(shí)例中深層次的問題,學(xué)生普遍反映喜歡這種實(shí)例講解。同時(shí)在教學(xué)中注意采用多種教學(xué)手段與方法,上課并不是簡(jiǎn)單地“念”多媒體課件,對(duì)于重要的數(shù)學(xué)推理以及公式,還是在黑板上進(jìn)行推導(dǎo),現(xiàn)代教學(xué)手段與傳統(tǒng)教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合,可以使得課程教學(xué)更加科學(xué);課上多用啟發(fā)式提問,增加學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的感性認(rèn)識(shí),讓學(xué)生積極思考和分析,然后積極組織學(xué)生參與課堂討論,最后教師加以總結(jié)。師生之間形成良好的互動(dòng),課堂教學(xué)氛圍比較活躍,很大程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣。
二、注重Matlab軟件
在教學(xué)中的應(yīng)用Matlab軟件在歐美國(guó)家早在20世紀(jì)90年代就正式引入教學(xué)中,如今Matlab已經(jīng)成為線性代數(shù)、控制理論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)和數(shù)字信號(hào)處理等課程的基本教學(xué)工具,成為歐美國(guó)家大學(xué)生必須掌握的基本技能。自動(dòng)控制基礎(chǔ)課程理論復(fù)雜,公式也比較多,Matlab控制系統(tǒng)工具箱可以很好地處理以傳遞函數(shù)為主要特征的經(jīng)典控制問題。將Matlab引入課堂教學(xué)中,不但可以提高教學(xué)質(zhì)量,也能吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如時(shí)域分析中,系統(tǒng)對(duì)各種典型輸入信號(hào)的響應(yīng)傳統(tǒng)上都是利用拉普拉斯變換法求解出系統(tǒng)輸出的拉普拉斯變換,然后拉普拉斯逆變換得到輸出的時(shí)間函數(shù)。由于江蘇科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程專業(yè)學(xué)生以前沒有學(xué)過復(fù)變函數(shù)與積分變換這類課程,加之過多的數(shù)學(xué)變換干擾了學(xué)生對(duì)時(shí)域分析的理解,特別是二階振蕩系統(tǒng),得到的系統(tǒng)輸出方程比較復(fù)雜,學(xué)生難以理解。而且課堂教學(xué)中做出準(zhǔn)確的曲線也比較困難。在Matlab環(huán)境下,可以很方便地輸入相應(yīng)的參數(shù),從而得到相應(yīng)的響應(yīng)曲線。再通過改變自然頻率和阻尼比的大小,可以很直觀地觀察到這兩個(gè)參數(shù)對(duì)時(shí)間響應(yīng)曲線的影響。整個(gè)過程清晰明了,教學(xué)形象生動(dòng),復(fù)雜抽象理論的概念得以具體圖形化,學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)易于掌握,對(duì)課程的興趣也得到提升。另外利用此軟件在頻率特性的Nyquist圖、Bode圖的繪制與分析以及系統(tǒng)的校正等傳統(tǒng)教學(xué)難點(diǎn)的教學(xué)中也收到了很好的教學(xué)效果。課下也鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)Matlab軟件,建議課后部分作業(yè)用Matlab來完成。
三、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的實(shí)踐
教學(xué)環(huán)節(jié)在江蘇科技大學(xué)是獨(dú)立授課實(shí)驗(yàn),授課教師與實(shí)驗(yàn)教師的溝通尤為重要。一方面,目前實(shí)驗(yàn)安排上盡量壓縮講解時(shí)間,減少演示性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,相關(guān)的理論知識(shí)學(xué)完后緊跟實(shí)驗(yàn),增多設(shè)計(jì)性、綜合性的開放實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解,培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,確保學(xué)生不但能做出結(jié)果,還能知道為什么會(huì)有這樣的結(jié)果;另一方面在Matlab環(huán)境下開展計(jì)算機(jī)輔助虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn),“虛實(shí)”兩種手段有機(jī)結(jié)合。對(duì)于動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生,利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的設(shè)備,引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,能力非常突出的,吸收到學(xué)校相關(guān)本科生創(chuàng)新計(jì)劃的研究小組。充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性,為畢業(yè)后的工作或深造打下基礎(chǔ)。
四、改革考核方式
“自動(dòng)控制基礎(chǔ)”課程為必修考查課,考核方式比較靈活,教師可以自由選擇。以前都是采用開卷考試或者是小論文的方式,實(shí)施下來發(fā)現(xiàn)效果非常差,學(xué)生對(duì)本課程的重視程度不高,上課不聽講、睡覺,甚至干脆逃課的現(xiàn)象很多。而且自動(dòng)控制基礎(chǔ)的一些基本概念和理論必須掌握,所以考試是必要的。但單純采用閉卷考試后,學(xué)生往往都在考試前突擊復(fù)習(xí),相當(dāng)一部分學(xué)生的成績(jī)都是勉強(qiáng)及格。后來改用平時(shí)成績(jī)加期末考試卷面成績(jī)綜合的形式,平時(shí)成績(jī)和期末考試卷面成績(jī)各占50%,平時(shí)成績(jī)由以下幾部分構(gòu)成:1.課堂考勤;2.課后作業(yè),事先聲明嚴(yán)禁抄襲,必須是自己獨(dú)立完成,對(duì)于交上來的作業(yè)教師認(rèn)真批改并及時(shí)講解,作業(yè)有抄襲嫌疑的在課堂上向?qū)W生求證,幾次下來作業(yè)抄襲現(xiàn)象得到了很好的遏制;3.課題提問環(huán)節(jié),每次隨機(jī)提問,而不是傳統(tǒng)的按照學(xué)號(hào)順序來,這樣每個(gè)學(xué)生都覺得自己會(huì)被問到,上課就會(huì)集中注意力,認(rèn)真聽講,同時(shí)也能檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,每位學(xué)生在整個(gè)課程的教學(xué)過程中至少要被提問三次;4.額外加分項(xiàng),課堂練習(xí)中有把握的學(xué)生可以上黑板來完成和講解,效果良好的學(xué)生可以獲得若干額外加分,份額為1—5分,為了公平起見,每個(gè)學(xué)生這樣的機(jī)會(huì)是兩次。期末考試不設(shè)填空題和選擇題,一般為四到五道計(jì)算題,命題突出能力考核。以上教改措施經(jīng)過近幾屆學(xué)生的實(shí)施,取得了一定的成效,效果顯著,提高了教學(xué)質(zhì)量,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加深了學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握,這也為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。但教學(xué)方面還有很多問題需要繼續(xù)探索與完善,教學(xué)方法必須不斷改進(jìn)、不斷總結(jié)、不斷創(chuàng)新,達(dá)到進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的培養(yǎng)目標(biāo)。
作者:徐華平潘朝峰劉炳霞單位:江蘇科技大學(xué)